关于视频编码压缩技术的探讨
摘要：针对视频编码压缩技术的探讨问题，文中介绍了视频编码压缩技术应用的现状，回顾了有关视频编码技术的发展历程，提出了关于视频编码技术的具体应用方法，具体有关于JPEG编码技术介绍、 JPEG技术的应用和JPEG技术的使用范围给予了论述。
关键词：视频编码 压缩技术 JPEG
中图分类号：TN919.81 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0200-02
伴随着高科技的发展，视频得到的广泛应用，已经融入到我们日常工作生活中的方方面面。但在这一过程中，又遇到视频资料的传输与存储问题，这是由于视频信号数字化后其数据带宽很高，通常这些数据带在20MB/秒以上，如此高的数据量，使计算机很难处理和保存。但如果对这些数据带采用压缩技术，就可以将数据带宽降到1-10MB/秒，利用这样的方式处理之后，就可以将过去难以处理的视频信号，很容易的就保存在计算机的系统中，同时又可以作相应的编辑。常用的算法是由“国际标准化组织”（ISO）制订的，ISO是一个国际组织的英语简称。它的全称是International Organization for Standardization。国际标准化组织成立已经有60多年的历史。ISO通过它的2856个技术结构开展了技术的相互学习，如今有技术委员会（简称TC）共255个。中国于1978年加入ISO，在2008年10月的第31届国际化标准组织大会上，中国正式成为ISO的常任理事国。
视频编码压缩技术通常选择的压缩倍数在3.5-5倍，在这样的压缩倍数可以达到理想的视频质量。MPEG算法除了可以对单幅视频进行编码，还可以将冗余去掉，提高视频的压缩比。
1 视频编码压缩技术应用的现状
随着电视行业的发展，使视频编码压缩技术得到发展，其原因是由于视频资料内容繁多，这些宝贵的视频资料记录了我国几十年的历史发展进程，但对视频资料的保存方式，一直使用传统的图书管式的保存方式，就是利用不同种类格式的录像带，但随着视频技术数字化的发展，利用录像带保存节目的方式已经不适应当前高科技的发展，无法满足广播电视行业的技术需要，这种保管方式根本无法提供高效的节目制作及节目查询需求，尤其是影视音频节目的数字化时代，视频编码压缩技术已然成为我国广播电视行业的重点发展方向，一种高效率的视频压缩编码技术的国际组织有两个，一个是国际电联（ITU-T），另一个是国际标准化组织（ISO）。目前现行的视频编码压缩标准有两套，一套是 MPEG标准，是由MPEG制定的，另一套是ITU-T标准，是由VCEG制定的。其中，MPEG标准有MPEG-1、MPEG-2、（MPEG-3）、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21；ITU-T 标准有H.261、H.262、H.263、H.263v2、H.264。这些标准如今已经在视频行业建立起来，经过研究人员的努力已经成熟使用，并且制订了相关的国际标准，如国际上推行的JPEG标准是图片压缩标准，MPGE 是视频及声音压缩标准，H.261 和 H.263 是可视通信服务按视频压缩标准。在这些标准中，由于利用了各种压缩编码技术各有不同，在应用中要进行分析比对，从中可选择出最为适合广播电视行业的视频压缩编码技术。
2 视频编码技术的发展
H.261是最早出现的视频编码建议，目的是规范ISDN网上的会议电视和可视电话应用中的视频编码技术。它采用的算法结合了可减少时间冗余的帧间预测和可减少空间冗余的DCT变换的混合编码方法。和ISDN信道相匹配，其输出码率是p×64kbit/s。P取值较小时，只能传清晰度不太高的图像，适合于面对面的电视电话；p取值较大时（如 p>6），可以传输清晰度较好的会议电视图像。H.263 建议的是低码率图像压缩标准，在技术上是H.261的改进和扩充，支持码率小于64kbit/s的应用。但实质上H.263以及后来的H.263+和H.263++已发展成支持全码率应用的建议，从它支持众多的图像格式这一点就可看出，如Sub-QCIF、QCIF、CIF、4CIF甚至16CIF等格式。
MPEG-1标准的码率为1.2Mbit/s左右，可提供30帧CIF（352×288）质量的图像，是为CD-ROM光盘的视频存储和播放所制定的。MPEG-l标准视频编码部分的基本算法与H.261/H.263相似，也采用运动补偿的帧间预测、二维DCT、VLC游程编码等措施。此外还引入了帧内帧（I）、预测帧（P）、双向预测帧（B）和直流帧（D）等概念，进一步提高了编码效率。在MPEG-1的基础上，MPEG-2标准在提高图像分辨率、兼容数字电视等方面做了一些改进，例如它的运动矢量的精度为半像素；在编码运算中（如运动估计和DCT）区分"帧"和"场"；引入了编码的可分级性技术，如空间可分级性、时间可分级性和信噪比可分级性等。近年推出的MPEG-4标准引入了基于视听对象（AVO：Audio-Visual Object）的编码，大大提高了视频通信的交互能力和编码效率。 MPEG-4中还采用了一些新的技术，如形状编码、自适应DCT、任意形状视频对象编码等。但是MPEG-4的基本视频编码器还是属于和H.263相似的一类混合编码器。
3 视频图片编码技术的应用
3.1 JPEG编码技术介绍
常见的JPEG图片是利用24位颜色存储的单个光栅图像。JPEG这种格式与平台无关，JPEG图像可以支持最高级别的压缩，但在压缩过程中会有损耗的。通过JPEG压缩方法可以很好地处理那些生活中的视频图片作品。但是，我们常常会看到一些颜色较少、对比级别又很强烈的实心边框的视频图片，或者那种纯色区域大的视频图片，见（图1）。
对于这类的视频图片，如果利用JPEG的压缩方法，就可能损坏了视频图片的质量。对于有些视频图片，即使将压缩比率低到5：1，就会严重的使视频图片的完整性丧失，使观赏者的观感凌乱。产生这个结果的原因是，通过JPEG压缩方案，是可以很好地完成不同色调的压缩，但是这种JPEG压缩方案却不能处理那些具有强烈差异视频图片的亮度区域，也不能处理那些纯色区域，对这些特定视频图片的区域利用JPEG压缩方案，是束手无策的。